9.7: Configuraciones Electrónicas y la Tabla Periódica

Objetivos de aprendizaje

  • Relacionar las configuraciones electrónicas de los elementos con la forma de la tabla periódica.
  • Determinar la configuración electrónica esperada de un elemento por su lugar en la tabla periódica.

Anteriormente, presentamos la tabla periódica como una herramienta para organizar los elementos químicos conocidos. En la figura \(\pageIndex{1}\) se muestra una tabla periódica. Los elementos se enumeran por número atómico (el número de protones en el núcleo), y los elementos con propiedades químicas similares se agrupan en columnas.

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Figura \(\PageIndex{1}\): La Tabla Periódica

¿por Qué la tabla periódica tiene la estructura que hace? La respuesta es bastante simple, si entiendes las configuraciones electrónicas: la forma de la tabla periódica imita el relleno de las subcapas con electrones.

La forma de la tabla periódica imita el relleno de las subcapas con electrones.

Comencemos con H y He. Sus configuraciones electrónicas son 1s1 y 1s2, respectivamente; con He, se llena la capa n = 1. Estos dos elementos forman la primera fila de la tabla periódica (Figure \(\pageIndex{2}\))

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Figure \(\pageIndex{2}\): La subcapa 1s. H y He representan el relleno de la subcapa 1s.

Los siguientes dos electrones, para Li y Be, entrarían en la subcapa 2s. La figura \(\pageIndex{3}\) muestra que estos dos elementos son adyacentes en la tabla periódica.

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Figure \ (\pageIndex{3}\): La subcapa 2s. En Li y Be, la subcapa 2s se está rellenando.

Para los siguientes seis elementos, la subcapa 2p está ocupada con electrones. En el lado derecho de la tabla periódica, estos seis elementos (de B a Ne) se agrupan (Figura \(\pageIndex{4}\)).

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Figure \ (\pageIndex{4}\): La subcapa 2p. Para B a Ne, la subcapa 2p está ocupada.

La siguiente subcapa a rellenar es la subcapa 3s. Los elementos cuando se rellena esta subcapa, Na y Mg, están de nuevo en el lado izquierdo de la tabla periódica (Figura \(\pageIndex{5}\)).

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Figure \(\pageIndex{5}\): La subcapa 3s. Ahora la subcapa 3s está ocupada.

A continuación, la subcapa 3p se rellena con los seis elementos siguientes (Figura \(\pageIndex{6}\)).

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Figure \ (\pageIndex{6}\): La subcapa 3p. A continuación, la subcapa 3p está llena de electrones.

En lugar de rellenar la subcapa 3d a continuación, los electrones van a la subcapa 4s (Figura \(\pageIndex{7}\)).

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Figure \ (\pageIndex{7}\): La subcapa 4s. La subcapa 4s se rellena antes de la subcapa 3d. Esto se refleja en la estructura de la tabla periódica.

Después de rellenar la subcapa 4s, la subcapa 3d se rellena con hasta 10 electrones. Esto explica la sección de 10 elementos en el centro de la tabla periódica (Figura \(\pageIndex{8}\)).

Figure \(\pageIndex{8}\): La subcapa 3d. La subcapa 3d se rellena en la sección central de la tabla periódica.

…Y así sucesivamente. A medida que cruzamos las filas de la tabla periódica, la forma general de la tabla describe cómo los electrones están ocupando las capas y subcapas.

Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde se ocupan las subcapas s. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica están etiquetadas como el bloque s. Del mismo modo, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d es las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa como separada del cuerpo principal de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero entonces la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa. La figura \(\pageIndex{9}\) muestra los bloques de la tabla periódica.

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Figura \(\pageIndex{9}\): Bloques en la Tabla Periódica. La tabla periódica se separa en bloques dependiendo de qué subcapa se está rellenando para los átomos que pertenecen a esa sección.

Los electrones de la capa con el número más alto, más los electrones de la última subcapa sin rellenar, se denominan electrones de valencia; la capa con el número más alto se denomina capa de valencia. (Los electrones internos se llaman electrones centrales.) Los electrones de valencia controlan en gran medida la química de un átomo. Si nos fijamos en la configuración electrónica de la envoltura de valencia, encontramos que en cada columna, la configuración electrónica de la envoltura de valencia es la misma. Por ejemplo, tomemos los elementos de la primera columna de la tabla periódica: H, Li, Na, K, Rb y Cs. Sus configuraciones electrónicas (abreviado para el más grande de los átomos) son como sigue, con el valencia shell configuración electrónica de relieve:

H: 1s1
Li: 1s22s1
Na: 3s1
K: 4s1
Rb: 5s1
Cs: 6s1

todos Ellos tienen una similar configuración electrónica en su valencia conchas: de un solo s de electrones. Debido a que gran parte de la química de un elemento está influenciada por electrones de valencia, esperaríamos que estos elementos tuvieran una química similar, y así es. La organización de los electrones en átomos explica no solo la forma de la tabla periódica, sino también el hecho de que los elementos de la misma columna de la tabla periódica tienen una química similar.

El mismo concepto se aplica a las otras columnas de la tabla periódica. Los elementos en cada columna tienen las mismas configuraciones de electrones de la capa de valencia, y los elementos tienen algunas propiedades químicas similares. Esto es estrictamente cierto para todos los elementos de los bloques s y p. En los bloques d y f, debido a que hay excepciones al orden de llenado de subcapas con electrones, las capas de valencia similares no son absolutas en estos bloques. Sin embargo, existen muchas similitudes en estos bloques, por lo que se espera una similitud en las propiedades químicas.

La similitud de la configuración electrónica de la capa de valencia implica que podemos determinar la configuración electrónica de un átomo únicamente por su posición en la tabla periódica. Considere Se, como se muestra en la figura \(\pageIndex{10}\). Está en la cuarta columna del bloque p. Esto significa que su configuración electrónica debe terminar en una configuración electrónica p4. De hecho, la configuración electrónica de Se es 4s23d104p4, como se esperaba.

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Figure \(\pageIndex{10}\): Selenium on the Periodic Table

Example \(\PageIndex{1}\): Predicting Electron Configurations

From the element’s position on the periodic table, predict the valence shell electron configuration for each atom (Figure \(\PageIndex{11}\)).

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Figure \(\PageIndex{11}\): Varios de los Elementos en la Tabla Periódica
  1. Ca
  2. Sn

Solución

  1. Ca se encuentra en la segunda columna de la s bloque. Esperamos que su configuración electrónica termine con s2. La configuración electrónica del calcio es 4s2.
  2. Sn se encuentra en la segunda columna del bloque p, por lo que esperamos que su configuración electrónica termine en p2. La configuración electrónica de Tin es 5s24d105p2.

Ejercicio \ (\pageIndex{1}\)

Desde la posición del elemento en la tabla periódica, predice la configuración electrónica de la capa de valencia para cada átomo. Figura \(\Índice de página{11}\).

  1. Ti
  2. Cl

Responder a una

4s23d2

Respuesta b

3s23p5

Resumen

La disposición de los electrones en los átomos es responsable de la forma de la tabla periódica. Las configuraciones electrónicas se pueden predecir por la posición de un átomo en la tabla periódica.

Contribuciones& Atribuciones

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  • Marisa Alviar-Agnew (Sacramento City College)

  • i Henry Agnew (UC Davis)

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